Princíp činnosti hrebeňa riadenia s hydraulickým posilňovačom
Obsah
Princíp činnosti hrebeňa posilňovača riadenia je založený na krátkodobom účinku tlaku generovaného čerpadlom na valec, ktorý posúva hrebeň správnym smerom a pomáha vodičovi riadiť vozidlo. Preto sú autá s posilňovačom riadenia oveľa pohodlnejšie, najmä pri manévrovaní pri nízkej rýchlosti alebo pri jazde v ťažkých podmienkach, pretože takáto koľajnica preberá väčšinu zaťaženia potrebného na otáčanie kolesa a vodič jej iba dáva príkazy bez straty spätnej väzby. z cesty..
Hrebeň riadenia v odvetví osobnej dopravy už dlho nahradil iné typy podobných zariadení kvôli svojim technickým vlastnostiam, o ktorých sme hovorili tu (Ako funguje hrebeň riadenia). Napriek jednoduchosti dizajnu je však princíp činnosti hrebeňa riadenia s hydraulickým posilňovačom, tj hydraulickým posilňovačom, pre väčšinu majiteľov automobilov stále nepochopiteľný.
Evolúcia riadenia – stručný prehľad
Od nástupu prvých áut sa základom riadenia stal reduktor s veľkým prevodovým pomerom, ktorý rôznym spôsobom natáča predné kolesá vozidla. Spočiatku to bol stĺpik s dvojnožkou pripevnenou k spodnej časti, takže na prenos predpínacej sily na kĺby riadenia, ku ktorým boli priskrutkované predné kolesá, bolo potrebné použiť zložitú konštrukciu (lichobežník). Potom vynašli hrebeň, tiež prevodovku, ktorá prenášala silu otáčania na predné zavesenie bez dodatočných štruktúr a čoskoro tento typ mechanizmu riadenia nahradil stĺpik všade.
Ale hlavná nevýhoda vyplývajúca z princípu fungovania tohto zariadenia sa nedala prekonať. Zvýšenie prevodového pomeru umožnilo otáčať volantom, nazývaným aj volant alebo volant, bez námahy, ale vynútilo si viac otáčok, aby sa kĺb volantu posunul z krajnej pravej do krajnej ľavej polohy alebo naopak. Znížením prevodového pomeru bolo riadenie ostrejšie, pretože auto výraznejšie reagovalo aj na mierne posunutie volantu, ale jazda na takomto aute si vyžadovala veľkú fyzickú silu a výdrž.
Pokusy vyriešiť tento problém sa robili od začiatku dvadsiateho storočia a niektoré z nich súviseli s hydraulikou. Samotný výraz „hydraulika“ pochádza z latinského slova hydro (hydro), čo znamenalo vodu alebo nejaký druh tekutej látky porovnateľnej svojou tekutosťou s vodou. Až do začiatku 50. rokov minulého storočia sa však všetko obmedzovalo na experimentálne vzorky, ktoré nebolo možné uviesť do sériovej výroby. Prelom nastal v roku 1951, keď Chrysler predstavil prvý sériovo vyrábaný posilňovač riadenia (GUR), ktorý fungoval v spojení so stĺpikom riadenia. Odvtedy sa všeobecný princíp fungovania hydraulického hrebeňa alebo stĺpika riadenia nezmenil.
Prvý posilňovač riadenia mal vážne nedostatky:
- silne zaťažený motor;
- posilnil volant iba pri stredných alebo vysokých rýchlostiach;
- pri vysokých otáčkach motora vytvoril pretlak (tlak) a vodič stratil kontakt s vozovkou.
Normálne fungujúci hydraulický posilňovač sa preto objavil až na prelome XXI, keď sa hrable už stali hlavným mechanizmom riadenia.
Ako funguje hydraulický posilňovač
Aby sme pochopili princíp fungovania hydraulického hrebeňa riadenia, je potrebné zvážiť prvky, ktoré sú v ňom obsiahnuté, a funkcie, ktoré vykonávajú:
- čerpadlo;
- redukčný ventil;
- expanzná nádrž a filter;
- valec (hydraulický valec);
- distribútora.
Každý prvok je súčasťou hydraulického posilňovača, preto je správna činnosť posilňovača riadenia možná len vtedy, keď všetky komponenty jasne plnia svoju úlohu. Toto video ukazuje všeobecný princíp fungovania takéhoto systému.
čerpadlo
Úlohou tohto mechanizmu je neustála cirkulácia kvapaliny (hydraulický olej, ATP alebo ATF) cez systém posilňovača riadenia s vytvorením určitého tlaku dostatočného na otáčanie kolies. Čerpadlo posilňovača riadenia je prepojené remeňom s remenicou kľukového hriadeľa, no ak je automobil vybavený elektrickým hydraulickým posilňovačom, tak jeho chod zabezpečuje samostatný elektromotor. Výkon čerpadla je zvolený tak, že aj pri voľnobehu zabezpečuje rotáciu stroja a pretlak vznikajúci pri zvyšovaní otáčok je kompenzovaný redukčným ventilom.
Čerpadlo posilňovača riadenia je vyrobené z dvoch typov:
- lamelárne;
- výbava.
Čerpadlo posilňovača riadenia
Na osobných automobiloch s hydraulickým odpružením zabezpečuje činnosť oboch systémov – posilňovača riadenia aj odpruženia, jedno čerpadlo, ale funguje na rovnakom princípe. Od bežného sa líši iba zvýšeným výkonom.
Tlakový redukčný ventil
Táto časť hydraulického posilňovača funguje na princípe obtokového ventilu, pozostávajúceho z blokovacej guľôčky a pružiny. Počas prevádzky čerpadlo posilňovača riadenia vytvára obeh kvapaliny s určitým tlakom, pretože jeho výkon je vyšší ako priechodnosť hadíc a iných prvkov. So zvyšovaním otáčok motora sa zvyšuje tlak v systéme posilňovača riadenia, ktorý pôsobí cez guľôčku na pružinu. Tuhosť pružiny je zvolená tak, aby sa ventil otváral pri určitom tlaku a priemer kanálov obmedzoval jeho priechodnosť, takže prevádzka nevedie k prudkému poklesu tlaku. Keď sa ventil otvorí, časť oleja obíde systém, čím sa tlak stabilizuje na požadovanej úrovni.
Redukčný ventil posilňovača riadenia
Napriek tomu, že redukčný ventil je inštalovaný vo vnútri čerpadla, je dôležitým prvkom hydraulického posilňovača, preto je na rovnakej úrovni ako ostatné mechanizmy. Jeho nefunkčnosť alebo nesprávna obsluha ohrozuje nielen posilňovač riadenia, ale aj bezpečnosť premávky na ceste, ak praskne prívodné potrubie nadmerným hydraulickým tlakom, alebo sa objaví netesnosť, zmení sa reakcia auta na otočenie volantu a neskúsený osoba za volantom riskuje, že sa nebude zaoberať manažmentom. Preto zariadenie hrebeňa riadenia s hydraulickým posilňovačom znamená maximálnu spoľahlivosť celej konštrukcie ako celku a každého jednotlivého prvku.
Expanzná nádrž a filter
Počas prevádzky posilňovača riadenia je hydraulická kvapalina nútená cirkulovať cez systém posilňovača riadenia a je ovplyvnená tlakom vytváraným čerpadlom, čo vedie k zahrievaniu a expanzii oleja. Expanzná nádoba odoberá nadbytok tohto materiálu, takže jej objem v systéme je vždy rovnaký, čím sa eliminujú tlakové rázy spôsobené tepelnou rozťažnosťou. Zahrievanie ATP a opotrebovanie trecích prvkov vedie k výskytu kovového prachu a iných nečistôt v oleji. Keď sa tieto nečistoty dostanú do cievky, ktorá je tiež rozdeľovačom, upchajú otvory, čím narušia činnosť posilňovača riadenia, čo negatívne ovplyvňuje ovládanie vozidla. Aby sa predišlo takémuto vývoju udalostí, do posilňovača riadenia je zabudovaný filter, ktorý odstraňuje rôzne nečistoty z cirkulujúcej hydraulickej kvapaliny.
valec
Táto časť hydraulického posilňovača je rúrka, vo vnútri ktorej je časť koľajnice s namontovaným hydraulickým piestom. Olejové tesnenia sú inštalované pozdĺž okrajov potrubia, aby sa zabránilo úniku ATP, keď tlak stúpa. Keď olej vstupuje do zodpovedajúcej časti valca cez potrubia, piest sa pohybuje v opačnom smere, tlačí hrebeň a cez neho pôsobí na riadiace tyče a kĺby riadenia.
valec posilňovača riadenia
Vďaka tejto konštrukcii posilňovača riadenia sa čapy riadenia začnú pohybovať ešte skôr, ako hnacie koleso pohne hrebeňom.
Distribútor
Princípom činnosti hrebeňa posilňovača riadenia je krátke dodanie hydraulickej kvapaliny v okamihu otočenia volantu, vďaka čomu sa hrebeň začne pohybovať ešte predtým, ako vodič vynaloží vážne úsilie. Takéto krátkodobé zásobovanie, ako aj odvádzanie prebytočnej tekutiny z hydraulického valca, zabezpečuje rozdeľovač, ktorý sa často nazýva cievka.
Aby sme pochopili princíp fungovania tohto hydraulického zariadenia, je potrebné ho nielen zvážiť v časti, ale aj podrobnejšie analyzovať jeho interakciu so zvyškom prvkov posilňovača riadenia. Pokiaľ poloha volantu a kĺbov riadenia navzájom korešpondujú, rozdeľovač, tiež známy ako cievka, blokuje tok kvapaliny do valca z oboch strán, takže tlak vo vnútri oboch dutín je rovnaký a neovplyvňuje smer otáčania ráfikov. Keď vodič otáča volantom, malý pomer redukcie hrebeňa riadenia mu neumožňuje rýchlo otáčať kolesá bez vynaloženia značného úsilia.
Distribútor posilňovača riadenia
Úlohou rozdeľovača posilňovača riadenia je dodávať ATP do hydraulického valca len vtedy, keď poloha volantu nezodpovedá polohe kolies, to znamená, že keď vodič otáča volantom, rozdeľovač najskôr vystrelí a vynúti valec pôsobiť na závesné kĺby. Takýto náraz by mal byť krátkodobý a závisieť od toho, ako veľmi vodič točil volantom. To znamená, že najprv musí kolesá otáčať hydraulický valec a potom vodič, táto sekvencia vám umožňuje vynaložiť minimálne úsilie na otáčanie, ale zároveň „cítiť cestu“.
Princíp činnosti
Potreba takejto prevádzky rozvádzača bola jedným z problémov, ktoré bránili sériovej výrobe hydraulických posilňovačov, pretože zvyčajne v automobile sú volant a kormidlové zariadenie spojené tuhým hriadeľom, ktorý nielen prenáša silu na čapy riadenia, ale poskytuje pilotovi auta aj spätnú väzbu z cesty. Na vyriešenie problému som musel úplne zmeniť usporiadanie hriadeľa spájajúceho volant a prevodovku riadenia. Medzi nimi bol nainštalovaný rozdeľovač, ktorého základom je princíp krútenia, to znamená elastická tyč schopná krútenia.
Keď vodič otáča volantom, torzná tyč sa spočiatku mierne krúti, čo spôsobuje nesúlad medzi polohou volantu a predných kolies. V momente takéhoto nesúladu sa cievka rozdeľovača otvorí a do valca sa dostane hydraulický olej, ktorý posunie hrebeň riadenia správnym smerom, a tým eliminuje nesúlad. Priepustnosť cievky rozvádzača je však nízka, takže hydraulika úplne nenahrádza úsilie vodiča, čo znamená, že čím rýchlejšie musíte zatočiť, tým viac bude musieť vodič otáčať volantom, čo poskytuje spätnú väzbu a umožňuje cítiť auto na ceste
zariadenie
Na vykonanie takejto práce, tj dávkovanie ATP do hydraulického valca a zastavenie dodávky po odstránení nesúladu, bolo potrebné vytvoriť pomerne zložitý hydraulický mechanizmus, ktorý funguje podľa nového princípu a pozostáva z:
- torzná tyč spojená s hnacím kolesom, ktorá poskytuje nesúlad pri otáčaní volantu;
- vnútro cievky;
- vonkajšia časť cievky.
Vnútorná a vonkajšia časť cievky k sebe priliehajú tak tesne, že medzi ne nepresiakne ani kvapka tekutiny, navyše sú v nich vyvŕtané otvory pre prívod a odvod ATP. Princípom fungovania tejto konštrukcie je presné dávkovanie hydraulickej kvapaliny privádzanej do valca. Keď je poloha kormidla a hrebeňa koordinovaná, prívodné a vratné otvory sú voči sebe posunuté a kvapalina cez ne nevstupuje ani nevyteká z valcov, takže valce sú neustále naplnené a nehrozí žiadne vetranie. . Keď pilot vozidla otočí volantom, torzná tyč sa najskôr otočí, vonkajšia a vnútorná časť cievky sa navzájom posunú, čím sa spoja prívodné otvory na jednej strane a odtokové otvory na druhej strane. .
Pri vstupe do hydraulického valca olej tlačí na piest, posúva ho na okraj, ten sa posúva na koľajnicu a začína sa pohybovať ešte predtým, ako naň pôsobí hnacie koleso. Pri posúvaní hrebeňa mizne nesúlad medzi vonkajšou a vnútornou časťou cievky, čím sa postupne zastaví prívod oleja a keď sa poloha kolies dostane do rovnováhy s polohou volantu, prívod a výstup ATP sú úplne zablokované. V tomto stave valec, ktorého obe časti sú naplnené olejom a tvoria dva uzavreté systémy, plní stabilizačnú úlohu, preto pri náraze do nerovnosti dorazí do volantu citeľne menší impulz a volant sa nevytiahne ruky vodiča.
Záver
Princíp činnosti hrebeňa posilňovača riadenia je založený na krátkodobom účinku tlaku generovaného čerpadlom na valec, ktorý posúva hrebeň správnym smerom a pomáha vodičovi riadiť vozidlo. Preto sú autá s posilňovačom riadenia oveľa pohodlnejšie, najmä pri manévrovaní pri nízkej rýchlosti alebo pri jazde v ťažkých podmienkach, pretože takáto koľajnica preberá väčšinu zaťaženia potrebného na otáčanie kolesa a vodič jej iba dáva príkazy bez straty spätnej väzby. z cesty..
